软岩隧道挤压型大变形非线性流变属性及其锚固整治技术研究

针对隧道高地应力软弱围岩洞室施工开挖变形与围岩失稳以及衬护结构设计问题,阐述开展岩土流变学研究的必要性以及对软岩挤压型大变形非线性流变问题的研究内容和方法,介绍隧道围岩挤压型大变形的定义、变形特征,及国际上隧道围岩挤压大变形的判定。介绍隧道围岩挤压型大变形非线性流变理论、相应的专用设计软件研制及其工程应用,主要介绍有关的研究内容及其创新性方面; 以广义Komamura-Huang流变模型为基础,建立一种能较完整地反映围岩二维、三维大变形非线性流变全过程的Komamura-Huang“弹-线黏弹-非线性大变形黏塑性”流变模型,并在ABAQUS软件基础上进行专用软件的二次开发,将其应用于兰新铁路兰武客运专线乌鞘岭铁路隧道岭脊段围岩5#断层带中,后又应用于甘南木寨岭高速公路隧道和云南滇中红层引水隧洞2处软岩围岩挤压大变形隧道,采用大尺度让压锚杆/预应力长让压锚索进行了整治研究,并分别进行了二维和三维非线性大变形黏弹塑性数值模拟分析。指出有待进一步深化研讨的若干问题。总结针对软岩挤压型大变形沿用现行刚性支护方案的不合理性和失效教训。提出管控/约束隧道围岩大变形持续发展的让压支护锚固技术措施--一种新型大尺度让压锚杆/预应力让压锚索,介绍让压锚具的受力机制及构造,强调其10个关键性设计施工参数。以兰州木寨岭高速公路隧道围岩挤压型大变形非线性流变分析与采用让压锚杆进行工程整治的试验段情况为例,对该隧道围岩挤压大变形进行二维数值模拟,并对施作让压锚杆进行工程整治的主要有关设计参数进行分析计算。“边支边让、大尺度让压锚杆”方法已先后在几处工程中得到了成功实施,取得了应有的经济效益,其工程技术收益应更受业界关注。     

软岩公路隧道下穿古滑坡稳定性与风险分析

为了防范软岩公路隧道下穿巨型古滑坡的施工风险,结合实际案例,通过开展隧道拱顶沉降的参数敏感性分析,提出基于隧道围岩弹性模量和最大剪应力理论的安全系数计算方法,并建立了隧道施工风险矩阵评价准则,分析了软岩公路隧道下穿古滑坡稳定性,评估了软岩公路隧道下穿巨型古滑坡的施工风险。结果表明,采用提出的计算方法,科学地防范了软岩公路隧道下穿巨型古滑坡工程风险的发生,确保工程的顺利施工,可为同类型工程提供借鉴。     

神经网络技术在洋碰隧道围岩分类及其稳定性评判中的应用

针对隧道工程传统围岩分类及其稳定性评判中特别强调经验和难以定量的特点，本提出了一种基于神经网络技术的工程地质评价方法。实例研究表明该方法不仅有效，而且还有定量、简便、实时、自适应等优点。     

论跨江越海建设隧道的技术优势与问题

为商榷在以往规划跨江越海工程时对修建隧道方案有些场合只是作为修建桥梁方案的一种备选方案的观念,文中论证了修建水下隧道在技术、方法、经济等方面的优势、特色及其存在的问题与不足,使业界可较为全面而客观地认识水下隧道在跨江越海工程中的地位。通过列举国内若干典型的已建、在建和正在进行方案研讨的水下隧道工程,从理论和实践经验出发提出了适合建桥、建隧以及桥隧结合方案有关的江床地形地貌、工程地质、水文地质和当地实际条件,对修建桥梁和修建水下隧道方案进行了比较,分析了二者的优缺点、适用场合和局限性;通过列举水下高速铁路、公路隧道的典型范例,总结了适合修建水下隧道的有利条件,并对水下隧道施工和运营过程中出现的诸多困难和问题进行了分析讨论。认为： 在规划跨江越海工程时,应综合当地的自然、生态、地质、水文、河工、港口、航道和航运等诸相关条件,通过多方案比较,更加客观地妥慎优选适合各具体工程的最佳方案;水下建隧的优缺点共存,水下隧道有其独特的技术、经济优越性,事实上现已被越来越多的跨江越海工程所采用。     

软土隧道盾构推进中地面沉降影响因素的数值法研究

针对软土隧道盾构法施工中影响地面沉降的几种因素,采用三维有限元方法进行了数值模拟分析,所得结论可以作为盾构隧道设计和施工的参考依据.     

台海隧道工程建设的风险分析

只就技术风险角度试对台海隧道工程的各类技术风险识别、风险分析与控制以及风险管理等方面的问题进行初步探讨。介绍近年来国内外对长大隧道和重大工程建设项目所已进行的风险分析情况; 对采用隧道掘进机（TBM）开挖施工的技术性风险进行分析; 分析并提出隧道施工期和运营期的工程安全性研究与评价所应考虑的主要问题; 同时对工程风险管理提出了实行社会化的工程保险机制和保险体系及量化、科学化分析评价的要求。经风险识别得出的几种主要技术风险进行分析将有利于估计工程建造费用并掌控工期,进而讨论其诸多不确定性与风险程度,为确定这些重要指标的可信度提供科学依据。     

挤压性软岩流变参数反演与本构模型辨识

研究目的:为合理确定挤压性岩体力学性态的各有关参数,正确认识岩体力学属性并确保数值计算结果的可靠性,将隧道现场监测变形时间序列作为依据,通过位移反演分析理论,获得对隧道围岩稳定分析结果影响显著的流变参数值,进而实施流变模型辨识,为隧道工程围岩稳定性分析提供合理的本构模型和切合实际的计算参数. 研究结论:针对挤压性软岩隧道,建立了一套基于实测位移序列的模型辨识与参数反演的方法,该方法既依赖于工程地质和岩石力学理论,又依托于岩体工程现场实际量测,是联系理论实际的桥梁.     

隧道软弱围岩挤压大变形非线性流变力学特征及其锚固机制研究

介绍围岩大变形的工程实例、隧道围岩挤压性大变形的定义及其工程特征。系统总结国际上隧道围岩挤压性大变形的3种预测方法,即： 经验法、半经验半理论法和试验判定法。将Hoek（1999）对围岩挤压大变形的预测和判定方法（半经验半理论法）应用于乌鞘岭隧道岭脊段F7断层带开挖施工中的围岩稳定性判别,并对这种预测方法进行了可靠性评价,认为有支护情况下比无支护情况下变形预测失效概率要小得多,也就是说毛洞围岩变形收敛率的大小更难以掌控。介绍作者团队对隧道围岩挤压性大变形问题按三维非线性流变的理论分析、相应专用软件的研制;并将理论研究计算成果与现场实测数据进行对比,结果按大变形三维问题的计算值比按小变形二维平面问题的计算值更接近工程实际;同时,指出了有待进一步深化研讨的若干问题。最后,提出了管控/约束隧道围岩大变形持续发展的锚固技术措施--一种新型大尺度让压锚杆/预应力长锚索,分析其机制和优势,介绍其构造类型,并提出下一步的研究思路。该方法已在几处工地不同程度地成功实施,取得了应有的经济效益和技术成果。     

台湾海峡隧道工程规划方案若干关键性问题的思考

首先对台湾海峡隧道的若干技术关键问题作了简要归纳,包括地质地貌、线位选择、过海交通方式、耐久性问题、施工方法、加建中间服务隧道的必要性及主要功能等。简要分析了修建隧道过海的技术优势和存在的问题,指出对台海大通道桥、隧方案的比选和优化,日后定将是前期方案和工程可行性设计中的重中之重,应从长计议。重点对隧道越海施工方案和工期的设想进行了阐述,推荐采用第1方案(中间服务隧道(5.5)先行,主洞大型TBM(8.0 m)和后面的车架先拆卸成块后从服务隧道和平洞进入主隧道内,经洞内组装后再开挖掘进),第2方案作为备选(先用5.5 m TBM开挖(经横洞时仍需拆卸,待进入主隧道后再在洞内组装);主洞先形成5.5 m小洞后,随后再用钻爆法扩挖成型8.0 m)。按第1种方案对150 km的隧道工期进度进行了估算,含地勘在内的估算工期约为30年。     

降雨作用下重力式挡土墙整体稳定性分析

为了深入认识山区公路砌石高挡土墙变形破坏的产生机理,结合工程实例,进行深入的现场调查、开展岩土的物理力学试验和现场监测,采用不平衡推力法和数理统计方法,以及运用地下水饱水面积比和地下水排泄系统理论,分析降雨作用下山区公路重力式高挡墙稳定性。研究表明:在强降雨作用下,砌石挡土墙中地下水无法迅速向墙外排泄,使得地下水位骤然上升,其潜在滑动体饱水面积比会因之骤然增大,导致挡土墙的整体稳定性系数骤减,最终将导致浆砌石挡土墙变形加大而产生滑移、鼓出等,这就是大量山区公路砌石重力式高挡土墙病害产生的主要机理之一;在墙身设置足够排水孔和选择渗透性好的填料,是确保山区公路砌石重力式高挡土墙稳定和公路畅通的关键所在。